Java 文件IO

一、什么是文件IO

文件是一个广义的概念，操作系统将很多资源都抽象成文件，这篇文章讲解文件特指硬盘上的文件

在硬盘上存在很多文件和目录，它们以一种N叉树的结构存储

注意：文件夹也是一种文件，它是一种目录文件

二、路径

为了能定位到某个具体文件，需要引入路径，路径就是从根节点为起点，经过一些目录最终到达目标文件的"集合"；路径分为绝对路径和相对路径

1）绝对路径：

以盘符为开头的路径称为绝对路径，如：D:/program/qq/Bin/qq.exe

2）相对路径：

相对路径的起点可以是任意路径

这个是qq.exe的绝对路径：D:/program/qq/Bin/qq.exe

假如当前的基准是D:/program/qq/Bin，那相对路径可以写成：. /qq.exe（. 表示当前位置）

当前基准是D:/program/qq，相对路径可以写成：./Bin/qq.exe

当前基准是D:/program/qq/Bin/plugins，相对路径可以写成：. . /qq.exe（..表示返回上一级目录）

三、文件的分类

文件的分类有很多种，这里讲解一种和编写代码密切相关的：文本文件 vs 二进制文件

将文件从记事本打开：

左侧：文本文件；右侧：乱码→二进制文件

文本文件是给人看的，二进制文件是给程序看的

四、使用Java操作文件

1）针对文件系统操作，如：创建文件、删除文件、重命名文件、创建目录等

2）针对文件内容操作，如：读文件、写文件

4.1 针对文件系统

Java标准库提供了 File 类来表示一个文件实例，File 提供了一些构造方法和方法

构造方法	描述
File (File parent,String child)	根据父目录 + 孩子文件路径，创建⼀个新的File实例
File (String pathname)	根据文件路径创建⼀个新的File实例，路径可以是绝对路径或者相对路径
File (String parent,String child)	根据父目录+孩子文件路径，创建⼀个新的File实例，父目录用路径表示

方法	描述
String getParent()	返回File对象的父目录文件路径
String getName()	返回FIle对象的纯文件名称
String getPath()	返回File对象的文件路径
String getAbsolutePath()	返回File对象的绝对路径
String getCanonicalPath()	返回File对象的修饰过的绝对路径

方法演示：

File file = new File("./test.txt"); //.代表当前项目的路径System.out.println("file.getParent(): "+ file.getParent());System.out.println("file.getName(): "+ file.getName());System.out.println("file.getPath() :"+ file.getPath());System.out.println("file.getAbsolutePath(): "+ file.getAbsolutePath());System.out.println("file.getCanonicalPath(): "+ file.getCanonicalPath());

结果演示：

方法	描述
boolean exists()	判断File对象描述的⽂件是否真实存在
boolean isDirectory()	判断File对象代表的⽂件是否是⼀个⽬录
boolean isFile()	判断File对象代表的⽂件是否是⼀个普通⽂件
boolean createNewFile()	根据File对象，⾃动创建⼀个空⽂件。成功创建后返回true

方法演示：

File file = new File("./test.txt");
// 此时还没有创建文件, file只是一个File实例System.out.println(file.exists()); //falseSystem.out.println(file.isFile()); //falseSystem.out.println(file.isDirectory()); //false

File file = new File("./test.txt");
// 此时创建了文件
file.createNewFile();System.out.println(file.exists()); //trueSystem.out.println(file.isFile()); //trueSystem.out.println(file.isDirectory()); //false

方法	描述
boolean delete()	根据File对象，删除该⽂件。成功删除后返回true
void deleteOnExit()	根据File对象，标注⽂件将被删除，删除动作会到JVM运⾏结束时(进程结束)才会进行
String[] list()	返回File对象代表的⽬录下的所有⽂件名
File[] listFiles()	返回File对象代表的⽬录下的所有⽂件，以File对象表⽰
boolean mkdir()	创建File对象代表的⽬录，只能创建一级目录
boolean mkdirs()	创建File对象代表的⽬录，可以创建多级目录

public static void main(String[] args) {File f = new File("./testDir");f.mkdir();System.out.println(f.isDirectory());
}

方法	描述
boolean renameTo(File dest)	进行文件改名，也可以视为我们平时的剪切、粘贴操作
boolean canRead()	判断用户是否对⽂件有可读权限
boolean canWrite()	判断用户是否对⽂件有可写权限

public static void main(String[] args) {File f = new File("./testDir/test2.txt");File file = new File("./test.txt");file.renameTo(f); //将原本路径下的文件修改为新路径下的新名字的文件
}

4.2 针对文件内容

Java中通过流这样的一组类，进行文件内容的操作

字节流：以字节为单位读写数据（二进制文件） → InputStream、OutPutStream

字符流：以字符为单位读写数据（文本文件）→ Reader、Writer

4.2.1 InputStream

InputStream是一个抽象类，不能实例化，但标准库已经提供好了子类

InputStream inputStream = new FileInputStream("./testDir/test2.txt");

这里构造方法填写参数：

填写字符串表示的文件路径（绝对/相对均可）
填写File对象

这行代码就会通过构造方法打开一个文件，如果打开文件成功，就可以进行后续读取操作了

1）int read()

一次读取一个字节，将读取到的内容返回

此处一次读取一个字节，为什么返回值类型不是byte，而是int：

read()方法，如果返回值类型是byte，byte的取值范围为-128到127，但是需要一种机制表示输入流结束，这里通过返回-1表示流结束，但是-1在-128到127属于有效值，所以要改为int扩大取值范围，让0到255表示有效值，-1表示流结束

代码案例：

事先在test2.txt里面写上hello

public static void main(String[] args) throws IOException {InputStream inputStream = new FileInputStream("./testDir/test2.txt");while (true) {int b = inputStream.read();if (b == -1) {break;}System.out.printf("0x%x ", b);}
}

将16进制转化为10进制，正好对应ASCIIdh、e、l、l、o

2）int read ( byte[ ] b )

将读到的数据填写到byte数组中，返回值代表实际读取了多少个字节，返回-1代表读完了

代码案例：

    public static void main(String[] args) throws IOException {InputStream inputStream = new FileInputStream("./testDir/test2.txt");while (true) {byte[] b = new byte[1024];int n = inputStream.read(b);if (n == -1) {break;}for (int i = 0; i < n; i++) {System.out.printf("0x%x ", b[i]);}}}

每次读完都会将数据存放在b中，如果文件数据过多，每次读取都会填满数组，然后循环多次

3）int read ( byte[ ] b, int off, int len )

读取文件中数据并填充数组的一部分，从 offset 开始，填充 len 这么长

4.2.2 关闭文件

打开文件的时候，操作系统内核会向该进程中的PCB结构体中，给文件描述符表里添加一个元素，这个元素表示当前打开的文件的各种信息（文件描述符表相当于一个顺序表，但不能扩容），当使用close关闭文件时，文件描述符表里对应的元素就会被释放掉

如果文件只开不关，文件描述符表就会被占满，一旦占满，再次打开文件，就会打开失败

我们刚刚写的程序，没有关闭文件好像没什么问题，这是因为代码很快就执行完了，进程也就结束了，进程一结束，pcb就会被释放掉，就没有什么机会将文件描述表占满，

打开文件和关闭文件之间会有一系列的操作，有的操作可能会return或抛出异常，导致文件没有及时关闭，和之前ReentrantLock类似：将解锁操作写到finally里；这里关闭文件也可以写到finally里

除此之外还有一种方法：try with resource

将流对象的创建写到 try ( ) 中，代码执行出了 try { } 后，就会自动调用关闭文件的操作，注意，写进 try ( ) 中的流对象的类必须实现了 Closeable 接口

try (InputStream inputStream = new FileInputStream("D:/test.txt")) {byte[] b = new byte[1024];int n = inputStream.read(b);for (int i = 0; i < n; i++) {System.out.printf("0x%x ", b[n]);}
}

4.2.3 OutputStream

方法	描述
void write ( int b )	一次写一个字节
void write ( byte[ ] b )	一次写若干个字节，把数组b里的所有字节都写入文件中
void write ( byte[ ] b, int off, int len )	一次写若干个字节，从b数组的off下标开始写，写len个字节

//OutputStream 为抽象类，使用子类 FileOutputStream 实例化
OutputStream out = new FileOutputStream("./testDir/test2.txt");
//连续写3个 a
out.write(97);
out.write(97);
out.write(97);

按照写方式打开文件时，会把文件原有的内容清空（不是write清空的，而是打开文件时清空的）可以使用追加写

新数据会在原数据的末尾：

4.2.4 Reader

方法	描述
int read ( )	一次读取一个字符，返回-1表示读取结束
int read ( char[ ] cbuf )	读取若干个字符到cbuf数组中，返回-1表示读取结束

事先在test2.txt中写上：你好世界

public static void main(String[] args) {//Reader为抽象类，使用子类 FileReader 实例化try (Reader reader = new FileReader("./testDir/test2.txt")) {while (true) {int b = reader.read(); //一次读取一个字符if (b == -1) {break;}char ch = (char)b;System.out.println(ch);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}
}

问题：读出来的内容是中文，一个中文字符占3个字节，但Java中char类型占2个字节，为什么可以读取成功？
答：虽然文件中原始数据是3个字节一个字符，read操作读取的时候，能够识别文件是utf-8格式，读的是3个字节，返回成一个char的时候，会将utf-8转成unicode，这样一个字符就占2个字节

4.2.5 Writer

方法	描述
void write( int c )	一次写一个字符
void write( char[ ] cbuf )	将数组 cbuf 中的字符写入文件
void write( String str )	将字符串 str 写入字符

public static void main(String[] args) {try (Writer writer = new FileWriter("./testDir/test2.txt", true)) {writer.write('0');char[] c = {'\n', '数', '组'};writer.write(c);String str = "\n字符串";writer.write(str);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
}